钢框架连接节点抗震验算公式的几个问题

钢框架连接节点抗震验算公式的几个问题

张利军

钢框架连接节点抗震验算的要求，一是弹性等强；二是“连接的极限承载力应大于构件的屈服承载力”，两者的比值≥连接系数

。连接节点抗震验算反映的是连接（焊接或螺栓连接）与构件的相对强弱，要求达到“强连接弱构件”。除柱拼接和柱脚验算时需要考虑轴力设计值的影响外，其它连接的抗震验算只与构件的材质和规格有关，与构件的内力设计值无关。

《抗规》中给出了各种连接的极限承载力验算公式：

蓝色箭头所指为连接的极限承载力，绿色箭头所指为构件的屈服承载力。

《高钢规》中给出了极限承载力和屈服承载力的具体计算方法。但发现有几个问题有必要进行探讨。

一、梁柱刚性连接中腹板高强螺栓连接的极限承载力验算

验算公式如下：

公式（8.2.1）体现了“强连接弱构件”，公式（8.2.4）是连接的极限承载力的计算式。有几个概念说明如下。

1.连接的极限承载力控制值计算式和连接的极限承载力计算式的区别：

公式（8.2.4-2）和（8.2.4-3），文字标题是“…连接的极限受弯承载力”，但公式中并没有与连接（焊缝或螺栓）有关的任何参数。也就是说，该公式并不是“连接的极限受弯承载力计算式”，而是尚待设计的“连接的极限受弯承载力控制值的计算式”。求得该控制值后，才能验算螺栓或焊缝的极限承载力。《高钢规》除了在附录F中给出梁腹板螺栓拼接的极限承载力验算公式（下图）外，未给出其它连接的极限承载力验算公式。

分清连接的极限承载力控制值计算式和连接的极限承载力计算式，有助于理清计算步骤，尤其避免遗漏对连接板与柱翼缘之间焊缝的验算。

参见下图，梁柱刚性连接中腹板高强螺栓连接的极限受弯承载力计算式为：

2.腹板连接的极限受弯承载力公式（8.4.2-3）不成立：

该式左边是腹板连接的极限受弯承载力，右边是连接板（或梁腹板）的屈服承载力，二者不应该是等号，而是应将右边乘以连接系数，即下式：

3.腹板螺栓连接极限受剪承载力验算公式（8.2.5-1）和（8.2.5-1）不协调：

公式（8.2.5-1）左边是由腹板连接的极限受弯承载力控制值

求得的水平极限受剪承载力控制值

，再乘以连接系数

；

公式（8.2.5-2）左边是腹板连接的竖向极限受剪承载力控制值

，未乘

。

同样是极限受剪承载力，一个乘连接系数

一个不乘，不协调一致。

而且，公式（8.2.5-1）左边的

是连接的极限受弯承载力对应的连接的极限受剪承载力，连接对连接，为啥要乘以连接系数

呢？

推导如下：

此式与（8.2.5-1）相比，左边没有连接系数。

4.总结：

《高钢规》公式（8.2.4-3）右边应乘以连接系数

，改为：

公式（8.2.5-1）左边应删去连接系数

，改为：

即：

公式（8.2.5-1）和（8.2.5-1）左边都没有连接系数，协调一致。

二、外包式柱脚极限受弯承载力验算时纵筋强度的取值

1.短柱纵筋配筋量太大：

抛开别的不说，纵筋净距不足18mm就是极其行不通的。若按纵筋最小净距50mm估算，短柱截面最少需要1550×1550。实际上，考虑钢柱安装时锚栓螺母的施拧空间，钢筋净距以150mm左右为宜，则短柱截面将更大。施工中曾经有这样的情况，因短柱纵筋太密集无法拧紧柱脚螺母，不得不将纵筋截断，这是不能允许的。

本人经手算与软件计算对比，发现配筋量的差别主要在于

的取值。

按极限强度取值和还是按屈服强度取值，配筋量相差较大，见下表：

钢筋牌号	屈服强度标准值	极限强度标准值
HRB335	335	455	1.36
HRB400	400	540	1.35
HRB500	500	630	1.26

下图摘自《高钢规》 。由绿色箭头所指的注释可见，

表示的是“钢筋的抗拉强度最小值”。

再由《高钢规》表4.2.1可见，钢材的抗拉强度最小值就是

，即钢材的极限抗拉强度。

可见，公式（8.6.3-5）中

应按钢筋的“极限强度标准值”取值。但有人认为，在《混凝土结构设计规范》的符号注释中，

表示的是钢筋屈服强度标准值，所以应按“屈服强度标准值”取值。

2. 建议：

外包式柱脚极限受弯承载力验算时，钢筋混凝土短柱纵筋的强度按“极限强度标准值”取值。确定短柱截面尺寸和进行纵筋排布时，要充分考虑钢柱安装时拧紧地脚锚栓的施工操作空间，杜绝不得已截断纵筋的现象。